目 录
第1章 LNG罐区设计 .................................................................................................................... 1 1.1 课程设计内容 ........................................................................................................................ 1 1.2 基本性质 ................................................................................................................................ 1 1.3 储罐设计 ................................................................................................................................ 1
1.3.1 储罐选型和建造材料 ............................................................................................... 1 1.3.2 球罐的尺寸计算 ......................................................................................................... 2 1.3.3 附件 ............................................................................................................................. 3 1.4 罐区布置设计 ........................................................................................................................ 5
1.4.1 罐区总布局 ................................................................................................................. 5 1.4.2 球罐的防火间距 ......................................................................................................... 5 1.4.3 防火堤设计 ................................................................................................................. 5 1.4.4 消防通道设计 ............................................................................................................. 6 第2章 总平面布置设计 ............................................................................................................... 7 2.1 办公用房 ................................................................................................................................ 7 2.2 发配电间 ................................................................................................................................ 7 2.3 门卫 ........................................................................................................................................ 7 2.4 泵房 ........................................................................................................................................ 7 2.5 消防泵房 ................................................................................................................................ 8 2.6 事故收集池 ............................................................................................................................ 8 2.7 备用配件库 ............................................................................................................................ 8 2.8 站外建、构筑物的防火间距 ................................................................................................ 8 第3章 罐区重大危险源辨识及罐区危险性分析 ....................................................................... 9 3.1 罐区重大危险源辨识 .......................................................................................................... 9 3.2 罐区危险性分析 .................................................................................................................. 9 3.3 泄漏引起蒸汽云爆炸事故后果预测 ................................................................................ 10 3.4 泄漏引起其它事故的危害 ................................................................................................ 14
3.4.1 喷射火灾危害 ......................................................................................................... 14 3.4.2 闪火危害 ................................................................................................................. 14 3.4.3 沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE） ....................................................................... 14 第4章 罐区安全设施及自动化控制方案 ................................................................................. 16 4.1 罐区安全设施 ...................................................................................................................... 16
4.1.1 设备及管道 ............................................................................................................... 16 4.1.2 报警系统 ................................................................................................................... 16 4.1.3 消防及灭火系统 ....................................................................................................... 17 4.1.4 电力系统 ................................................................................................................... 17
4.1.5 抗震设计 ................................................................................................................... 17 4.2 高危储运设施辨识 .............................................................................................................. 17 4.3 自动化控制设计 .................................................................................................................. 17
4.3.1 自动化控制要求 ....................................................................................................... 17 4.3.2 温度、压力、液位的超限报警装置 ....................................................................... 18 4.3.3 可燃、有毒气体浓度检测信号的声光报警 ........................................................... 18 4.3.4 火灾报警系统 ........................................................................................................... 18 4.3.5 自动控制方式及自动控制系统 ............................................................................... 19 第5章 罐区的安全管理及对策措施 ......................................................................................... 20 5.1 LNG的危险性与安全防护 ............................................................................................... 20 5.2 天然气泄漏事故应急预案 ................................................................................................ 20 5.3 LNG储罐安全管理技术 ................................................................................................... 22
5.3.1 LNG站的机构与人员配置 ...................................................................................... 22 5.3.2 技术管理 ................................................................................................................... 23 5.3.3 安全管理 ................................................................................................................... 23 5.3.4 设备管理 ................................................................................................................... 24 参考文献 ....................................................................................................................................... 26
化工安全设计 设计报告
第1章 LNG罐区设计
1.1 课程设计内容
某化工企业需建6×500m3液化天然气储罐用于储存液化天然气，配套建设办公用房（105m2）、发配电间（54m2）、门卫（36m2）、泵房（42m2）、消防泵房（60m2）、事故收集池（500m2）、备用配件库（90m2），位于某预留地。预留地东面有一宽12m的普通公路穿过，北面为某化工企业甲类厂房，西面为某化工码头的乙类储罐区，南面为村庄，当地常年主导风向为东南风。另外，附近预架设15m高的35kv 高压输电线。
1.2 基本性质
参照文献[1],LNG物理化学性质如下表：
表2-1 液化天然气的物理化学性质
成分
危规号 气态
比重
甲烷等
21007
0.55
-161.5 沸点/℃
闪/℃ -188
点
爆炸下限/﹪ 5.3
爆炸上限/﹪ 15
临界压力/MPa 4.59
临界温度/℃ -82.6
燃
烧
热
?1/(MJ·Kg55.6
)
1.3 储罐设计
1.3.1 储罐选型和建造材料
LNG储罐按形状可分为球形罐和圆柱形罐，两者相比较，球罐表面积小，除节省材料外，当需要与周围环境隔热时，还可以节省隔热材料或减少热的散失；占地面积小，且可向空间高度发展，有利于地表面积的利用；应力分布均匀，可承受压力高,一般用于天然气\\轻油(汽油等易挥发液体)，球罐因为承压高可减少呼吸损失；球罐基础简单，受风面小，稳定性好。因此选择球形LNG储罐是经
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第1章 LNG罐区设计
济实用的。
正常操作时LNG储罐的工作温度为-162℃，但是在第一次投用前要用-196℃的液氮对储罐进行预冷，所以储罐的设计温度为-196℃，设计压力为0.75 MPa，工作压力为0.5 Mpa。参照文献[2]，球形储罐的建造材料使用双金属型：内罐及外壳均采用金属材料建造，内罐选用耐低温的不锈钢，外壳选用压力容器用钢。
具体材料如下：
①外罐： 选用16MnR，适用400~1000m3的球罐。抗拉强度大。 ②焊接材料： 根据GB12337，手工电弧焊的球壳焊缝以及直接与球壳焊接的焊缝，选用低氢碱性焊条。焊丝和焊剂应与所施焊的钢种相匹配。
③内罐： 选用OCr18Ni9奥氏体不锈钢。具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。
④绝热材料： 低温双层球罐的夹层填充珠光砂绝热。[3] 1.3.2
球罐的尺寸计算
表2-2 球罐设计参数
设计尺寸如下表：
公称容积 m3 500
球壳内直径或球罐基础中心圆直径 mm 9800
几何容积 m3 493
支柱底板底面至球壳中心的距离 mm 6700
球壳分带数 支柱根数
5 8
桔瓣式球罐的球壳划分就像桔瓣，是一种最通用的形式。优点是球壳拼装焊缝较规则，施焊组装容易，实施自动焊；便于布置支座，焊接接头受力均匀，质量较可靠。缺点是球瓣在不同带位置尺寸大小不一，互换有限；下料成型复杂，板材利用率低；球极板尺寸往往较小，人孔、接管等容易拥挤，有时焊缝不易错开。
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化工安全设计 设计报告
设计参数如下
球体积公式
1V??Di3
6V 球罐体积，m3 ； Di 球罐内径，m 代入数据得
Di?9.847m
为方球罐的制造加工取
Di?9.8m
代入球体积公式，得几何容积
V?493m3
外径
D0?10m
为了方便球罐的操作和检修，球罐底部需留足一个人的高度，则球罐中心至支柱底距离：
H?1D0?1.7?6.7m 2 1.3.3 附件
据SH/T3007-2007《石油化工储运系统灌区设计规范》：压力储罐除应设置人孔，放水管、进出口接合管、梯子及操作平台外，应尽量减少开口数量[4]。依据文献[5]，做如下设计。
（1）支柱
该LNG球罐采用赤道正切式支柱，为适应球罐-162℃的工作温度，选择双段式支柱：
上段支柱选用与壳体相同的低温材料，在制造厂内与球瓣进行组对焊接，并对连接焊缝进行焊后消除应力热处理，其设计高度为支柱总高度的30%；下段支柱采
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